Actividad 25. Calor
   
   
 
 

El calor es un tipo de energía que está presente en toda la materia. El calor es una forma de energía y, como tal, se mide en joules, pero hay una antigua tradición y uso generalizado de medirlo también en calorías.

Una caloría es igual a 4.184 J y es el calor necesario para elevar la temperatura de un kilogramo de agua un grado Kelvin.

El calor y la temperatura son diferentes. Por ejemplo, en una estufa dos de sus quemadores producen la misma cantidad de calor; si en uno de los quemadores se coloca un recipiente con cierta cantidad de agua, y en el otro un recipiente idéntico, con el doble de agua, y ambos se calientan por un par de minutos, se les habrá aplicado la misma cantidad de calor, pero la temperatura entre uno y otro no es la misma, pues la cantidad de agua en cada recipiente es diferente.

 
 
 

   
   
     
   

Sobre el calor y cómo transforma a la materia, entre al menú y revise la lectura II.11 de su Antología y conteste las siguientes preguntas.

     
   
   
   
El calor se propaga de tres maneras:
   
   
a) Conducción, principalmente a través de los sólidos. Los objetos están en contacto directo entre sí.
   
   
   
   
b) Convección, principalmente a través del agua y el aire, se da cuando se calientan las capas inferiores de un fluido, porque tienden a subir y son substituidas por las frías que a su vez se calientan, formándose corrientes circulares que se llaman de convección.
   
   
   
   
c) Radiación, viaja como la luz y no necesita un medio de propagación, aunque sólo puede viajar a través de los medios transparentes como el aire y el vidrio.
   
   

     
   
 
 
Como ya vimos, la unidad de temperatura en el Sistema Internacional de Unidades son los grados Kelvin (K); sin embargo, se acostumbra medirla en grados centígrados, y en otros países, como Estados Unidos, usan los grados Fahrenheit. La manera de convertir la escala de temperatura en K en grados centígrados se muestra en la figura.
 
 
 
   
   
a) A medida que las ligas se deformaban más se tenía la idea de que la fuerza aplicada debía ser mayor para que las revistas se levantaran a la misma distancia.
b) Si no hay desplazamiento de un objeto, no se ha realizado trabajo mecánico, a pesar de haber aplicado una fuerza.
     
   
 
 
Ley de Gravitación Universal
 
Los objetos caen. Tenemos evidencias todos los días de que eso sucede, pero no fue sino hasta que Isaac Newton lo estudió, hace más de 200 años, cuando se entendió la razón. Como ya se ha estudiado, la ciencia es causal, lo que quiere decir que busca las causas por las cuales suceden las cosas. Aquí veremos las causas que hay para que caigan los objetos, pero también las que hacen que la Luna gire alrededor de la Tierra y ésta, a su vez, alrededor del Sol. Todos los cuerpos se comportan como si la totalidad de su masa estuvieran hechos de un solo material, de densidad uniforme, el centro de masa se ubica en su centro geométrico, si se trata de una esfera es el centro de la esfera. Un objeto es estable si su centro de masa es bajo o si tiene una base ancha.
 
 
   
   
Ponga a prueba sus conocimientos
   
   
Observe la siguiente imagen y responda
   
   
     
   
¿Cuál de los tres floreros es más estable? Explique su respuesta.
   
   
     
   
 
 
Todos los cuerpos, por el hecho de tener masa, ejercen sobre los otros cuerpos una fuerza de atracción. Esta fuerza de atracción se llama fuerza gravitacional. Cuanto mayor es la masa de los objetos, mayor es la fuerza de atracción gravitacional que se manifiesta entre ellos. Cuanto mayor es la distancia entre sus centros de masa que separa a los objetos, menor es la fuerza de atracción gravitacional que se manifiesta entre ellos. Sin embargo, por muy grande que sea la distancia entre dos objetos siempre se manifestará entre ellos una fuerza de atracción. A esto se le conoce como la Ley de Gravitación Universal. La ecuación de la Ley de Gravitación Universal es:
 
 
G es un valor constante determinado experimentalmente y equivale a:
6.67 x 10-11 Nm2/kg2; m1 y m2 son las masas de los objetos que se atraen y r es la distancia que los separa.
 
 
   
   
     
   
Sobre la Ley de Gravitación Universal, entre al menú revise la lectura II.10 de su Antología y conteste las siguientes preguntas.
     
   
     
     
   
     
   
  • La cantidad de movimiento y la energía se conservan.
  • La energía cinética está asociada al movimiento de los cuerpos y la energía potencial está asociada a la posición de los cuerpos.
  • Las unidades de energía son joules (J).
  • El trabajo es el producto de la fuerza por la distancia y se mide también en joules, mientras que la potencia es el trabajo realizado en un determinado tiempo y se mide en watts.
  • Las máquinas simples no crean energía sino que sólo cambian la cantidad o la dirección de la fuerza que hay que aplicar para efectuar un trabajo.
  • Hay tres tipos de máquinas simples: el plano inclinado, la palanca y la polea.
  • El calor es una forma de energía en movimiento y se mide en joules, pero también en calorías.
  • El calor se transmite por conducción, convección y radiación. Cuando un cuerpo recibe calor incrementa su temperatura, y cuando lo elimina su temperatura disminuye.
  • La temperatura se mide en grados Kelvin (K), pero también en grados centígrados (°C).
  • Espontáneamente, el calor fluye de los objetos con mayor temperatura a los de menor temperatura.
  • A la cantidad necesaria de calor que se requiere para cambiar de estado o de fase se le llama calor latente. Para pasar de líquido a gas es el calor latente de ebullición, mientras que para pasar de sólido a líquido es el calor latente de fusión.
  • La eficiencia o rendimiento de una máquina o proceso es el cociente de la energía útil producida entre la energía consumida. El resto de la energía generalmente se degrada en forma de calor.
  • La Ley de Gravitación Universal nos permite explicar el movimiento de los planetas.